液壓與氣壓傳動0

主講教師：魏玉蘭聯(lián)系電話：688312辦公地點：25-221機械原理工學院機械電子系Chapter0緒論

本章主要內(nèi)容：

0.1

傳動及其種類

0.2

流體傳動

0.3

課程目標

0.4

課程安排

SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動目的任務(wù):

重點難點:

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緒論液壓與氣壓傳動掌握液壓與氣壓傳動的原理、特點和組成了解液壓與氣壓傳動的優(yōu)缺點及應(yīng)用、發(fā)展液壓傳動的原理、特點、組成和作用Part0.1

傳動及其種類關(guān)于傳動SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動傳動——

傳遞運動和動力的方式。人類社會活動中所用的各種機械裝備都是由動力傳動與控制系統(tǒng)及其基礎(chǔ)件所組成。傳動包括流體傳動、機械傳動、電氣傳動等多種方式，每一種傳動方式直接關(guān)系著主機的性能、水平、質(zhì)量及可靠性。Part0.1

傳動及其種類2.傳動的種類SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動機械傳動——機械傳動包括帶、鏈、齒輪、蝸桿傳動等類型電氣傳動——電氣傳動根據(jù)電機形式的不同，可分為直流—直流電氣傳動、交流—直流電氣傳動、交流—直流—交流電氣傳動等類型，變壓變頻（VVVF）調(diào)速電氣傳動。流體傳動（FluidTransmission）

——指以受壓流體作為工作介質(zhì)，對能量進行傳遞、控制和分配的技術(shù)，又稱流體傳動及控制技術(shù)。流體傳動按照工作介質(zhì)的不同，又分為液壓傳動與氣壓傳動。BackPart0.2

流體傳動以流體（液壓液或壓縮空氣）作為工作介質(zhì)對能量進行轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的一種傳動形式，相對于機械傳動來說，是一門新技術(shù)。追根溯源，可從17世紀末葉帕斯卡提出靜壓傳遞原理，18世紀末英國制成世界上第一臺水壓機算起，迄今已有二三百年的歷史了。近代液壓與氣壓傳動在工業(yè)上的真正推廣使用，是在20世紀中葉以后的事。近幾十年來，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展及其對液壓與氣動技術(shù)的滲透，液壓與氣壓傳動的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)遍及到各個工業(yè)部門，成為實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化、提高勞動生產(chǎn)率等必不可少的重要手段之一。SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動流體技術(shù)+電氣控制好比老虎插上翅膀它把一人一刀變?yōu)闊o人多刀把復雜工藝變?yōu)楹唵喂に嚩裢嬎銠C控制結(jié)合又將進入一個嶄新的歷史階段Part0.2.1

液壓與氣壓傳動的工作原理液壓系統(tǒng)以液壓液作為工作介質(zhì)。氣動系統(tǒng)以空氣作為工作介質(zhì)。兩種工作介質(zhì)的不同點：

液體幾乎不可壓縮 氣體卻具有較大的可壓縮性液壓與氣壓傳動在基本工作原理、元件的工作機理以及回路的構(gòu)成等諸方面卻極為相似。 其工作原理可用這樣的例子來說明。SomeExamples!SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動液壓千斤頂是如何工作的？圖0-1

液壓千斤頂示意圖1—油箱2—吸油閥3—壓油閥4—小缸5—手柄6—負載（重物）7—大缸8—截止閥（放油螺塞）當向上提手柄5使小缸4內(nèi)的活塞上移時，小缸下腔因容積增大而產(chǎn)生真空，油液從油箱1通過吸油閥2被吸入并充滿小缸4容積。當按壓手柄使小缸活塞下移時，則剛被吸入的油液通過壓油閥3輸?shù)酱蟾?的下腔，油液被壓縮，壓力立即升高，當油液的壓力升高到能克服作用在大活塞上的負載（重物6）所需的壓力值時，重物隨手柄的下按而同時上升。此時吸油閥2是關(guān)閉的。為將重物從舉高的位置放下，系統(tǒng)中專門設(shè)置了截止閥（放油螺塞）8。圖中兩根通油箱的管路如通大氣，則該圖就變成氣動系統(tǒng)原理圖。此時，上下按動手柄5，空氣就通過閥2被吸入，經(jīng)閥3輸?shù)酱蟾?的下腔。因氣體有壓縮性，不像液壓系統(tǒng)那樣，一按手柄重物立即相應(yīng)上移，而是手柄需按動多次，使進入大缸7下腔中的氣體逐漸增多，壓力逐漸升高，一直到氣體壓力達到使重物6上升所需的壓力值時，重物才開始上升。在重物上升過程中，也不像液壓系統(tǒng)那樣，壓力值基本上維持不變（因是舉起重物），因氣體可壓縮性較大的緣故，氣壓值會發(fā)生波動。SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動工作介質(zhì)換成壓縮空氣后…前圖所示的系統(tǒng)既不能對重物的上升速度進行調(diào)節(jié)，也沒有防止壓力過高的安全措施，是一非常簡單的系統(tǒng)。但就從這簡單的系統(tǒng)，可以得出有關(guān)液壓與氣壓傳動的一些重要概念！SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動流體傳動的幾個重要概念！力比關(guān)系運動關(guān)系功率關(guān)系SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動力比關(guān)系設(shè)大、小活塞的面積為A2、A1，當作用在大活塞上的負載和作用在小活塞上的作用力為G

和F1時，依帕斯卡原理，大、小活塞下腔以及連接導管構(gòu)成的密閉容積內(nèi)的油液具有相等的壓力值，設(shè)為p，如略活塞運動時的摩擦阻力，則有：重要概念一：“系統(tǒng)工作壓力p取決于作用負載的大小”，而與流入的液體多少無關(guān)！思考：1.若空載，即G=0，則p=?2.千斤頂?shù)墓ぷ髟砗推渌鼈鲃臃绞降谋容^?SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動液壓千斤頂?shù)脑恚∏懊娴墓娇勺儞Q為：該式表明，當A2/A1＞＞1時，作用在小活塞上一個很小的力F1，便可在大活塞上產(chǎn)生一個很大的力F2以舉起負載（重物）。這就是液壓千斤頂?shù)脑鞸choolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動運動關(guān)系設(shè)大、小活塞移動的速度為v2和v1，則在不考慮泄漏情況下穩(wěn)定工作時，有：或式中：q——流量，定義為單位時間內(nèi)輸出（或輸入）的流體體積！活塞的運動速度和活塞的作用面積成反比

重要概念二：“活塞的運動速度v在缸的結(jié)構(gòu)尺寸一定時，取決于進入液壓（氣壓）缸（馬達）的流量q，而與流體壓力p大小無關(guān)”

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緒論液壓與氣壓傳動功率關(guān)系使大活塞上的負載上升所需的功率為：式中，p的單位為Pa，q的單位為m3/s，則P的單位為W可見：1）液壓系統(tǒng)的壓力p和流量q之積就是功率，稱為液壓功率。壓力p和流量q是流體傳動中最基本、最重要的兩個參數(shù)，它們相當于機械傳動中的力和速度！2）流體傳動的本質(zhì)是以流體的壓力能來傳遞動力！在小缸中，手按動小活塞所作的機械能變成了排出流體的壓力能；在大缸中，進入大缸的流體壓力能通過大活塞轉(zhuǎn)變成為驅(qū)動負載所需的機械能。SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動流體傳動系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換

！?所以，在液壓與氣動系統(tǒng)中，要發(fā)生兩次能量的轉(zhuǎn)變。把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w壓力能的元件或裝置稱為泵或能源裝置；把流體壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的元件稱為執(zhí)行元件。由所舉的例子可清楚地看到：液壓缸：帶動工作臺（圖中未示出）左右往復運動油箱：儲存液壓液液壓泵：由電動機（圖中未示出）驅(qū)動換向閥：改變工作臺運動方向過濾器：去除雜質(zhì)開停閥：起開停作用

緒論液壓與氣壓傳動一個較為完善的液壓系統(tǒng)！SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院節(jié)流閥：調(diào)節(jié)工作臺速度SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動Part0.2.2

液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的組成和表示方法一、系統(tǒng)的組成由機床工作臺液壓系統(tǒng)的工作原理圖可知，液壓系統(tǒng)主要由以下四部分組成：能源裝置——把機械能轉(zhuǎn)換成油液液壓能的裝置。最常見的形式就是液壓泵，它給液壓系統(tǒng)提供壓力油。執(zhí)行元件——把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機械能的元件。有作直線運動的液壓缸，或作回轉(zhuǎn)運動的液壓馬達?？刂普{(diào)節(jié)元件——對系統(tǒng)中油液壓力、流量或油液流動方向進行控制或調(diào)節(jié)的元件。例如前圖中的溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、開停閥等。這些元件的不同組合形成了不同功能的液壓系統(tǒng)。輔助元件——上述三部分以外的其他元件，例如油箱、過濾器、油管等。它們對保證系統(tǒng)正常工作有重要作用。SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動一、系統(tǒng)的組成對于氣壓傳動系統(tǒng)，除了：能源裝置——氣源裝置執(zhí)行元件——氣缸、氣馬達控制元件——氣動閥輔助元件——管道、接頭、消聲器外常常還裝有一些完成邏輯功能的邏輯元件等SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動二、系統(tǒng)的圖形符號表示圖0-3機床工作臺液壓1—油箱子2—過濾器3—液壓泵4—溢流閥5—開停閥6—節(jié)流閥7—換向閥8—活塞9—液壓缸10—工作臺圖0-2a所示的液壓系統(tǒng)圖是一種半結(jié)構(gòu)式的工作原理圖，直觀性強，容易理解，但繪制起來比較麻煩，系統(tǒng)中元件數(shù)量多時更是如此。圖0-3所示是上述液壓系統(tǒng)用液壓圖形符號繪制成的工作原理圖。使用這些圖形符號可使液壓系統(tǒng)簡單明了，便于繪制。我國制定的“液壓與氣動”圖形符號（GB/T786.1—2001）可參見附錄B。SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動二、系統(tǒng)的圖形符號表示

只表示元件功能，不表示元件結(jié)構(gòu)和參數(shù)，簡單明了,易于繪制。如：油箱（四處）液壓缸圖形符號SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動二、系統(tǒng)的圖形符號表示圖形符號如：液壓泵過濾器（氣壓泵三角形不涂黑）（形象）SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動二、系統(tǒng)的圖形符號表示溢流閥節(jié)流閥（中間窄，表示節(jié)流；有箭頭表示可調(diào)節(jié)，無箭頭表示不可調(diào)節(jié)）（形象）如：圖形符號SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動二、系統(tǒng)的圖形符號表示換向閥（X位X通：方框表示位置，有二位、三位；各口表示通路，有二、三、四、五通）如：圖形符號SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動二、系統(tǒng)的圖形符號表示學習重點，邊學邊記要求圖形符號SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院Part0.2.3

液壓與氣壓傳動的優(yōu)缺點液壓傳動有以下一些優(yōu)點用液壓傳動實現(xiàn)直線運動比用機械傳動簡單。在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更多的動力。液壓裝置易于實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向。無級調(diào)速（調(diào)速范圍可達2000），它還可以在運行的過程中進行調(diào)速。液壓傳動易于自動化，它對液體壓力、流量或流動方向易于進行調(diào)節(jié)或控制。當將液壓控制和電氣控制、電子控制或氣動控制結(jié)合起來使用時，整個傳動裝置能實現(xiàn)很復雜的順序動作，也能方便地實現(xiàn)遠程控制。液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護。液壓缸和液壓馬達都能長期在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作而不會過熱，這是電氣傳動裝置和機械傳動裝置無法辦到的。易于實現(xiàn)三化。標準化、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設(shè)計、制造和使用都比較方便。獨特之處—力大無窮?。╬=32MPa以上）SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動液壓傳動的缺點液壓傳動有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損失等），長距離傳動時更是如此。液壓傳動對油溫變化比較敏感，它的工作穩(wěn)定性很易受到溫度的影響，因此它不宜在很高或很低的溫度條件下工作。為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，因此它的造價較貴，而且對工作介質(zhì)的污染比較敏感。液壓傳動出現(xiàn)故障時不易找出原因。SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動氣壓傳動具有一些獨特的優(yōu)點空氣可以從大氣中取得，同時，用過的空氣可直接排放到大氣中去，處理方便，萬一空氣管路有泄漏，除引起部分功率損失外，不致產(chǎn)生不利于工作的嚴重影響，也不會污染環(huán)境。來源廣！空氣的粘度很小，在管道中的壓力損失較小，因此壓縮空氣便于集中供應(yīng)（空壓站）和遠距離輸送。因壓縮空氣的工作壓力較低（一般為0.3～0.8MPa），因此，對氣動元件的材料和制造精度上的要求較低。氣動系統(tǒng)維護簡單，管道不易堵塞，也不存在介質(zhì)變質(zhì)、補充、更換等問題。作用安全，沒有防爆問題，并且便于實現(xiàn)過載自動保護。氣動元件采用相應(yīng)的材料后，能夠在惡劣的環(huán)境（強振動、強沖擊、強腐蝕和強輻射等）下進行正常工作。SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動氣壓傳動也存在一些缺點氣動裝置中的信號傳遞速度較慢，僅限于聲速的范圍內(nèi)。所以氣動技術(shù)不宜用于信號傳遞速度要求十分高的復雜線路中，同時，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的遠距離控制也比較困難。由于空氣具有可壓縮的特性，因而運動速度的穩(wěn)定性較差。因為工作壓力較低（0.2~0.7MPa），又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，因而氣壓傳動裝置的總推力一般不可能很大。目前氣壓傳動的傳動效率較低?？偟恼f來，液壓與氣壓傳動的優(yōu)點是主要的，而它們的缺點通過技術(shù)進步和多年的不懈努力，已得到克服或得到了很大的改善。SchoolofMechanicalEngineering東南大學機械工程學院

緒論液壓與氣壓傳動Part0.2.4

液壓與氣壓傳動的應(yīng)用工業(yè)各部門使用液壓與氣壓傳動的出發(fā)點不盡相同利用它們在傳遞動力上的長處，如工程機械、壓力機械和航空工業(yè)采用液壓